一个业余爱好者对P2的看法(第二部分):转换速率和振荡器

2017年1月26日

Justin Mamaradlo进一步研究了P2运放及其工作原理，分析了这个古老部件的振荡和转速特性。

贾斯汀·斯宾塞Mamaradlo

在第1部分中，我们通过在LTSPice中简单直接的模拟讨论了P2的基础知识。在本文中，我们将进一步研究P2的设计。研究P2的特性并不是一件容易的事，下面我将分享我在探索这个老式运算放大器时的一个体会。

“在我理解P2的过程中，我开始了一段通往内心的旅程。由于没钱去加德满都旅行，我只好打开所有的仪器，在实验台前冥想。在几个小时的嗡嗡声(主要来自电源中的降压变压器)和沉思的沉默之后，我顿悟了。我的傲慢和自恋让我过着以自我为中心的生活。但说到底，这一切并不是真的围绕着我;都是p。为了全面掌握P2的概念，我一定要感受P2，像P2一样行动，成为P2!

我为自己的领悟感到高兴。有了新发现的力量，我把SMU设置为“脉冲”模式，用两只手握住终端，想象自己正在发挥比较器的作用。过了一会儿，我的头开始上下摆动。”

注意:在你向精神病院报告作者之前，请阅读本文的其余部分。我相信你会从中得到一些有用的东西。

1.P2振荡器在LTSPice中重新绘制。

撇开这些无聊的事情不谈，在使用LTSpice处理P2时，我学到了很多关于它的东西。我不经常使用LTSpice，因为我觉得更适合Virtuoso接口(见鬼，“F”键在其原理图编辑器中很少使用)。然而，我认为Multisim gui是最舒适的(我的个人经历并不是那么苛刻)。当然，LTSpice是免费的，所以期待GUI能够与《Cadence》竞争实在是太离谱了。

图1显示的振荡器(重画)使用的P2。

轨道是15v的外部供应。第三方模型是使用Spice指令定义的，即PNP 2N274。我不确定交流电流源的功能，去除它只是延迟振荡。模拟电路的这一区域产生的波形图2．

2.图1仿真结果。Vout在节点L1处。

在稳定状态下，频率稳定在8.85兆赫(图3)．

做一个评估

是否有可能在没有模拟的情况下估计这个频率?我知道储罐电路通过飞轮效应提供振荡，当电路左侧的容性电抗与右侧的感抗相等时，储罐电路就会发生谐振;即，加载效果是最小的。

所以1/(2* f*C) = 2* f*L。求解频率“f”得到1/(2*pi*根号(L*C))。电感为1µH。电容为150pf // 21.43 pF // 200pf。插入值返回的频率稍低于预期的-8.3 MHz。可能存在0.55 mhz的差异，这是由于忽略了其他组件引入的电容负载。至少我们有一个理论上的估计。

去掉C1后，电路不再振荡。也许没有电容器，就没有东西驱动Q1的晶体管了。t=0时，Q1基端接近地电位，37.43 mV。发射端为0.4468 V。Q1的阈值电压为0.75 V，所以0.40937 V不足以触发Q1。因此Q1是关闭的。V_CEQ1的能量是9.3 V。在R3处有4.6 V的下降，在R2处有更小的1.4 V的下降(自R3 > R2以来)。其余节点处于地电位或高阻抗。

3.稳态频率测量。

随着时间的推移，基电压将开始振荡(由于在电容器板的一侧产生的“推拉门”效应所导致的渐进式充放电循环)，直到V_是足以使Q1不断饱和。因此，集电极终端将从其负轨上升到Q1的发射极电压。因此,振荡。此外，在频率高于1.6 kHz时，C1的阻抗变得很小，并且8.85 mhz信号看不到10-kΩ电阻。

去掉C2会增加信号的振幅。在高频率时，负极处的直流电阻为3.3 kΩ。没有电容器，电阻将在频谱的上端更高，导致更高的电压。

R4也起着至关重要的作用。当电容器放电时，电压从R4流出。没有R4，就没有放电路径，电容器将保留一个不满足振荡要求的永久偏移。

当C5被替换为一个短的，或者当它的电容超过6到40 pF的范围时，波形就会被扭曲/衰减(有人知道为什么吗?)

电感L1和L2控制振荡频率。电路可以振荡到一个电感约5 mH;振荡超过这个点就停止了。

最有趣的组件是C6。当C6的电容降低时，振荡的振幅增加，反之亦然。但振荡在25 pF以下和1µF以上停止。所以振荡器的增益是由这个电容控制的。此外，当C6变化时，波形有一个相移。

4.P2反相放大器配置。

等一下，如果我们把一个分流可变电容连接到C6，我们就可以创造一个增益和相位可调的振荡器。我们可以使增益和相移与输入信号成比例，“调制”它。显然，这就是P2所做的，使用一个二极管桥作为振荡器的8.85 mhz正弦输出和任何输入到其终端的混合器。

哇，真有趣!尽管上面的分析并不是100%的充分证明，但我们对P2的工作原理有了更深入的了解。

转换速率

现在是时候测试P2的回转速率响应了(图4)．